JP3676460B2

JP3676460B2 - 入力変調信号の復号化装置

Info

Publication number: JP3676460B2
Application number: JP30897195A
Authority: JP
Inventors: 龍煕任
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2015-11-28
Also published as: KR0153966B1; KR960020503A; JPH08242264A; CN1055363C; US5757863A; CN1129384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレリス符号化された変調信号を復号化する装置に関し、特に、グランドアライアンス（ＧＡ：ＧｒａｎｄＡｌｌｉａｎｃｅ）高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムでトレリス符号化変調を用いて符号化された信号を復号化するためのビットメトリック（ｂｉｔｍｅｔｒｉｃ）を決定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルデータ（例えば、高精細度テレビジョン信号を同報するためのディジタルビデオ信号）は、地上のＶＨＦまたはＵＨＦアナログチャネルを通じて受信側に送られる。しかし、アナログチャネルは、入力波形を傷つけ、かつ変形された形態で伝送するおそれがある。そのような入力波形の傷つけは、概ねインパルス雑音やフェージングにより生じる。
【０００３】
アナログチャネルを通じてディジタルデータ伝送するためには、データは、例えば、パルス振幅変調（ＰＡＭ）を用いて変調されることが好ましい。ここで、パルス振幅変調における各信号は、振幅の大きさがディジタルデータにより定まるパルスである。
【０００４】
一方、いわゆる、トレリス符号化変調（ＴｒｅｌｌｉｓＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ；ＴＣＭ）法は、符号化法と変調法とが組み合われた技法で帯域制限されたチャネルを通じてディジタルデータを伝送するためのものである。このＴＣＭ法は、従来の符号化されない多重レベル変調に比べて帯域幅を広めず非常に高い符号化利得を得ることができる。また、このＴＣＭ法は冗長性多重変調と、変調信号を選択する有限状態エンコーダとを組み合わせたものを用いて、符号化された信号列を発生する。受信機においては、雑音が混入した伝送信号は、最大尤度信号列復号化器により復号化される。このような方法は、従来の符号化されない変調方法に比べて、付加雑音に対するディジタル信号の伝送の信頼度が高い。かかる信頼度の改善は、他の公知のエラー訂正方法のように、情報伝送率の減少や帯域幅の増加を伴うことなく可能となる。このトレリスは、二進たたみ込み符号化のトレリス度と類似な状態遷移度（トレリス度）により記述される。従来技術とは異なり、ＴＣＭ法は、たたみ込み符号化の原理を任意の大きさの信号集合の非二進変調に拡張する。
【０００５】
ＴＣＭ法に対するより詳細な説明は、例えば、Ｇ．Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋの論文“「Ｔｒｅｌｌｉ−ＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＲｅｄｕｎｄａｎｔＳｉｇｎａｌＳｅｔｓ−ＰａｒｔＩ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ＰａｒｔＩＩ：ＳｔａｔｅｏｆｔｈｅＡｒｔ」，ＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＭａｇａｚｉｎｅ，２５，Ｎｏ．２，５〜２１頁（１９８７年２月）”に開示されている。
【０００６】
トレリスコードの最大尤度復号化を行うには、ヴィテルビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）アルゴリズムが概ね用いられる。一般に、軟決定情報を用いると、受信されたシンボルの実際値をより正確に求めることができる。即ち、エラー訂正過程において、復号化器に信号が受信された時の画質に対するレベル（情報）が知られれば、伝送されたシンボルの真値に対してさらに適切な決定を行うことができる。従って、ＴＣＭで軟決定符号化のために、信号の大きさ（振幅）をチャネル状態情報としてヴィテルビ復号化で用いることによってビットエラー率を改善し得る。
従って、軟決定復号化では、あるビットが二進数「０」または「１」であるかを表示するビットメトリック（これは、その信頼度を表す）が用いられる。
ＧＡにより提案されたＨＤＴＶ標準の伝送システムは、地上放送モードでは２／３レートのトレリスコードを用いるが、ここで、一つのビットは既に符号化され、それ以外のビットは符号化されていない。即ち、１ビットの入力ヴィテルビ（最下位ビットＬＳＢ）は１／２レートのたたみ込み符号化を用いて２つの出力ビットＺ１、Ｚ０に符号化され、他の入力ビット（最上位ビットＭＳＢ）は既に符号化されている。
【０００７】
図１には、ＧＡＨＤＴＶ符号化システムで用いられるトレリスエンコーダ２０、８レベルのシンボルマッパ３０が示されている。入力データのＬＳＢのＸ１は、トレリスエンコーダ２０にてトレリス符号化されてＺ０及びＺ１なり、入力データのＭＳＢのＸ２も同様にＺ２となり、これらの３つの符号化されたビットは、３ビットの符号化されたワード（Ｚ０，Ｚ１，Ｚ２）となる。その後、８レベルのシンボルマッパ３０においては、入力される３ビットの符号化されたワードは、８ポイントの１次元信号空間に変調または写像される。ここで、８個の信号ポイントの位置は、組み込まれたテーブルに示されているように予め定められる。変調された信号は、対応するＨＤＴＶ復号化システムへ伝送されて、元の入力データＸ１，Ｘ２が復元される。
【０００８】
図２には、ビットメトリック決定方法を軟決定復号化方法と硬決定復号化方法を比較して、一例として示されている。図示するように、変調信号ポイントＰ０またはＰ１上のビット「０」またはビット「１」は、トレリスエンコーダ２０から供給される符号化されたワードの１ビットを各々表す。図２においては、１ビットの符号語のみが示されており、変調された信号ポイントは２つのポイントＰ０、Ｐ１のうちの１つであり、実際に伝送された信号は、元の信号ポイントＰ０とＰ１との間にあるものとする。
【０００９】
硬決定復号化方法においては、元の信号ポイントＰ０、Ｐ１のうちのいずれに、あるポイントが伝送された信号が近くに位置するかということが重要である。従って、図２に示す閾値ＴＨは、ポイントＰ０とポイントＰ１との間の中央に位置して、対応する符号化ビットはセット「０」またはセット「１」として定まる。詳述すれば、伝送された信号ポイントが閾値ＴＨから左側に位置すれば、対応する符号ビットは「０」として定まり、これと反対に、閾値ＴＨから右側に位置すれば、対応する符号ビットは「１」として定まる。
しかしながら、軟決定復号化方法においては、伝送された信号ポイントと対応する元の信号ポイントとの距離を反映するビットメトリックが、ヴィテルビデコーダのような最大尤度復号化器で用いられる。図２においては、このビットメトリックは０〜７の範囲に設定される。ポイントＰ０とポイントＰ１との間の間隔は、同じ長さの８個の副間隔に分けられ、各数字（０〜７）が該副間隔に各々割り当てられる。ここで、より大きいビットメトリックは、対応する符号化されたビットが１である可能性が高いということを意味する。２つの隣接する副間隔の境界は、ＴＨ０〜ＴＨ６で示されている。
【００１０】
ＧＡＨＤＴＶ復号化システムにおいては、受信信号は入力データを復元するために復調される。前述したように、ビットメトリックはＧＡＨＤＴＶ復号化システムにおいて、例えば、ヴィテルビデコーダのような軟決定たたみ込みデコーダで入力データを復元するのに用いられる。ビットメトリック決定方法によって、ヴィテルビデコーダの性能が変化する。よって、入力データを正確に復元するためには、適切な決定方式を選択することが重要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、ビットメトリック決定方法を用いて、受信された符号化信号をより容易にかつ正確に復元し得る復号化装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、伝送信号から第１ビットと（Ｎ−１）個（Ｎは、１以上の正の整数）の残りのビットを有するデータシンボルを復元するための復号化装置であって、前記データシンボルの前記第１ビットが１／２たたみ込みエンコーダにより符号化されて２つの符号化ビットとなり、前記データシンボルに対応する伝送チャネルを通じて伝送された変調信号が、２ ^N+1個の１次元軸上の予め定められた信号のうちで選択され、前記予め定められた各信号の振幅が、前記（Ｎ−１）個の残りのビットと前記２つの符号化ビットとの２ ^N+1個の組み合わせの中のいずれか１つに対応し、前記伝送信号に応じて、前記データシンボルの前記（Ｎ−１）個の残りのビットを決定するビット決定手段と、前記伝送信号に応じて、前記２つの符号化ビットの各々が１の信頼度を反映する数である２つのビットメトリックを供給するビットメトリック供給手段と、前記２つのビットメトリックに基づいて、前記データシンボルの前記第１ビットを決定する手段とを含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
図３には、本発明に基づくＧＡＨＤＴＶ復号化装置の概略的なブロック図が示されている。ＧＡＨＤＴＶ符号化装置から伝送された信号は、本発明の復号化装置へ受信される。ディマッパ１１０は、入力信号を処理して２つのビットメトリック（ＭＥＴＲＩＣ１、ＭＥＴＲＩＣ２）とＭＳＢを供給する。このディマッパ１１０は、硬決定ブロック１３０とビットメトリック決定ブロック１４０とからなる。ＭＳＢのＸ２は、硬決定ブロック１３０にて受信信号の各々から復元される。図３でＸ２′とは、ＭＳＢのＸ２が復元されたことを意味する。図１において、Ｚ２（または、Ｘ２）が１である符号化されたワードは、１次元空間で振幅が０より大きい変調信号に写像される。従って、振幅が０より大きい伝送信号に対して、Ｘ２′は１として定まる。
【００１４】
ビットメトリック決定ブロック１４０は、図４につき説明するように、２つのビットメトリックＭＥＴＲＩＣ１、ＭＥＴＲＩＣ２を決定する。これらの２つのビットメトリックＭＥＴＲＩＣ１、ＭＥＴＲＩＣ２は、１／２レートの二進たたみ込みコードを復号化するに用いられる。詳述すれば、ヴィテルビデコーダ１２０はこれらの２つのビットメトリックＭＥＴＲＩＣ１、ＭＥＴＲＩＣ２を受け取って、軟決定アルゴリズムを用いてたたみ込みコードを復号化して復元されたＸ１′を発生する。軟決定最大尤度復号化器（例えば、ヴィテルビデコーダ）を用いることによって、ＬＳＢのＸ１で生じたエラーを効率的に訂正し得る。特に、軟決定ヴィテルビデコーダでは、符号化されたビットＺ０、Ｚ１が実際に伝送された信号から復元されない。その代わりに、ヴィテルビデコーダ１２０は、メトリック決定ブロック１４０から受け取ったビットＺ０、Ｚ１に対応するビットメトリックの累積されたヒストリー（ｈｉｓｔｏｒｙ）をＬＳＢのＸ１が復元されたＸ１′に復号化する。復元されたＭＳＢのＸ２′及びＬＳＢのＸ１′は、ＧＡＨＤＴＶ符号化装置の後続する処理ブロックに供給されて処理される。ＭＥＴＲＩＣ１で示された第１ビットメトリックとＭＥＴＲＩＣ２で示された第２ビットメトリックとは、Ｚ０とＺ１が各々１である信頼度を表す。
【００１５】
図４には、本発明のビットメトリック決定方法が示されている。図４Ａは、図１に示した８レベルのシンボルマッパ３０の機能を示したものである。変調信号の振幅は、区切られた横軸上の対応する変調信号ポイント上に表記し、カッコ内の２つのビット（例えば、“００”）は、変調信号ポイントの各々に対応する２つの符号化ビットＺ１とＺ０とを表す。伝送された信号は、伝送エラーにより変調信号ポイントに正確に置かれず、２つの変調信号ポイントの間に位置する場合がある。
【００１６】
図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、符号化ビットＺ０、Ｚ１の各々に対してビットメトリックが各々決定される。ビットメトリックは、横軸上の受信信号の位置に応じて、０〜７の範囲のうちの一つの数で定まる。従って、ビットメトリックは、符号化ビットが１である信頼度を反映する指数（０〜７範囲）である。図４Ｂには、伝送信号の第１符号化ビットＺ０に対するビットメトリックの値が示されている。伝送信号は、区切られた横軸上に位置し、軸上の大きい数字は対応する変調信号の振幅を表す。軸上の０から７までの数字はビットメトリックを表す。カッコ内の数字（例えば、“０”）は、対応する変調信号ポイントのＺ０の値を表す。
【００１７】
図４Ｂのビットメトリック決定方法は、２つの隣接する変調信号ポイント間の区間が８個の区間に分けられ、０から７までの数字が各区間に割り当てられるという点において図２と類似である。伝送信号ポイントが、Ｚ０が１である変調信号ポイントに近い場合、より大きいビットメトリックが割り当てられる。即ち、伝送信号に対する符号化ビットＺ０が１となる可能性が大きいほど、より大きいビットメトリックが割り当てられる。
【００１８】
図４Ｃには、伝送信号の第２符号化ビットＺ１に対するビットメトリックが示されている。カッコ内の数字（例えば、“０”）は、対応する変調信号ポイントに対するＺ１の値を表す。図４Ｃのビットメトリック決定方法は、伝送信号ポイントが符号化ビットＺ１の値が１である変調信号ポイントに近くなるほど、より大きいビットメトリックが割り当てられるという点において図４Ｂと類似である。例えば、振幅３及び振幅５の場合、即ち、２つの隣接する変調信号ポイントのＺ１値が異なる場合、２つの隣接する変調信号ポイント間の区間は、８個の小区間に区切られ、各々の小区間には０から７までの数字が割り当てられる。しかし、振幅１及び振幅３の場合には、Ｚ１値が同じ２つの変調信号ポイント間に位置した伝送信号に対しては、図４Ｃに示されているように、Ｚ１値によって０または７がビットメトリックとして決定される。即ち、２つの隣接する変調信号ポイントのＺ１値が１であれば、その２つの隣接する変調信号ポイント間の区間に対するビットメトリックは７となり、Ｚ１値が０であれば、ビットメトリックは０となる。
上記の方法により決定されたビットメトリックは、図３のヴィテルビデコーダ１２０へ供給されて、ＬＳＢのＸ１の元の信号列を復元するに用いられる。
図４に示されたビットメトリック決定方法は、ＨＤＴＶ符号化装置での元の信号が４ビットの符号化されたワードで表現される復号化装置にも、容易に適用することができる。
上記において、本発明の特定の実施例について説明したが、本明細書に記載した特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者は種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、ビットメトリック決定方法を用いることによって、入力される符号化された信号をより容易に復元することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のトレリスエンコーダのブロック図である。
【図２】硬決定復号化方法と軟判定復号化方法を各々説明するための図である。
【図３】本発明のＨＤＴＶ復号化装置を示すブロック図である。
【図４】本発明のビットメトリック決定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
２０トレリスエンコーダ
３０８レベルのシンボルマッパ
１１０ディマッパ
１２０ヴィテルビデコーダ
１３０硬決定ブロック
１４０ビットメトリック決定ブロック

Claims

伝送信号から第１ビットと（Ｎ−１）個（Ｎは、１以上の正の整数）の残りのビットを有するデータシンボルを復元するための復号化装置であって、前記データシンボルの前記第１ビットが１／２たたみ込みエンコーダにより符号化されて２つの符号化ビットとなり、前記データシンボルに対応する伝送チャネルを通じて伝送された変調信号が、２ ^N+1個の１次元軸上の予め定められた信号のうちで選択され、前記予め定められた各信号の振幅が、前記（Ｎ−１）個の残りのビットと前記２つの符号化ビットとの２ ^N+1個の組み合わせの中のいずれか１つに対応し、
前記伝送信号に応じて、前記データシンボルの前記（Ｎ−１）個の残りのビットを決定するビット決定手段と、
前記伝送信号に応じて、前記２つの符号化ビットの各々が１の信頼度を反映する数である２つのビットメトリックを供給するビットメトリック供給手段と、
前記２つのビットメトリックに基づいて、前記データシンボルの前記第１ビットを決定する手段とを含むことを特徴とする入力変調信号の復号化装置。
前記Ｎが、２であることを特徴とする請求項１に記載の入力変調信号の復号化装置。
前記予め定められた８個の信号の振幅が、−７、−５、−３、−１、１、３、５、７であることを特徴とする請求項２に記載の入力変調信号の復号化装置。
前記Ｎが、３であることを特徴とする請求項１に記載の入力変調信号の復号化装置。
前記予め定められた１６個の信号の振幅が、−１５、−１３、−１１、−９、−７、−５、−３、−１、１、３、５、７、９、１１、１３、１５であることを特徴とする請求項４に記載の入力変調信号の復号化装置。
前記２つのビットメトリックが、第１ビットメトリックと第２ビットメトリックとを有し、前記２つの符号化ビットが第１符号化ビットと第２符号化ビットとを有し、前記第１及び第２ビットメトリックは、各々前記第１及び第２符号化ビットが１の信頼度を反映する０を含む１〜７の範囲の整数であることを特徴とする請求項１に記載の入力変調信号の復号化装置。
前記伝送信号が２つの隣接する信号の間に位置し、前記２つの隣接する信号の前記ビットメトリックに対応する符号化ビットが０であり、前記２つの隣接する信号が前記伝送信号に最も近接する２つの予め定められた信号の場合、前記ビットメトリックが０であり、前記伝送信号が２つの隣接する信号の間に位置し、前記２つの隣接する信号の前記ビットメトリックに対応する符号化ビットが１であり、前記２つの隣接する信号が前記伝送信号に最も近接する２つの予め定められた信号の場合は、前記ビットメトリックが１であることを特徴とする請求項６に記載の入力変調信号の復号化装置。
前記データシンボルの前記第１ビットが、前記データシンボルの最下位ビットであることを特徴とする請求項１に記載の入力変調信号の復号化装置。
前記第１ビットを決定する手段が、軟決定ヴィテルビデコーダを含むことを特徴とする請求項１に記載の入力変調信号の復号化装置。